Des chercheurs de l'Université de Californie, San Diego a développé une nouvelle méthode pour déguiser les nanoparticules en globules rouges, ce qui leur permettra d'échapper au système immunitaire du corps et d'administrer des médicaments anticancéreux directement à une tumeur. Leurs recherches seront publiées la semaine prochaine dans la première édition en ligne du Actes de l'Académie nationale des sciences.
La méthode consiste à prélever la membrane d'un globule rouge et à l'envelopper comme une puissante cape de camouflage autour d'une nanoparticule de polymère biodégradable bourrée d'un cocktail de médicaments à petites molécules. Les nanoparticules ont une taille inférieure à 100 nanomètres, environ la même taille qu'un virus.
"C'est le premier travail qui combine la membrane cellulaire naturelle avec une nanoparticule synthétique pour des applications d'administration de médicaments." dit Liangfang Zhang, un professeur de nanoingénierie à la UC San Diego Jacobs School of Engineering et Moores UCSD Cancer Center. "Cette plate-forme de nanoparticules aura peu de risque de réponse immunitaire".
Les chercheurs travaillent depuis des années sur le développement de systèmes d'administration de médicaments qui imitent le comportement naturel du corps pour une administration plus efficace des médicaments. Cela signifie créer des véhicules tels que des nanoparticules qui peuvent vivre et circuler dans le corps pendant de longues périodes sans être attaqués par le système immunitaire. Les globules rouges vivent dans le corps jusqu'à 180 jours et, En tant que tel, sont "le véhicule de livraison à longue circulation de la nature, " a déclaré l'étudiant de Zhang, Che-Ming Hu, un doctorat de l'UCSD. candidat en bio-ingénierie, et premier auteur sur le papier.
Les nanoparticules furtives sont déjà utilisées avec succès dans le traitement clinique du cancer pour administrer des médicaments de chimiothérapie. Ils sont recouverts d'un matériau synthétique tel que le polyéthylène glycol qui crée une couche de protection pour supprimer le système immunitaire afin que la nanoparticule ait le temps de livrer sa charge utile. Zhang a déclaré que les véhicules d'administration de médicaments à nanoparticules furtifs d'aujourd'hui peuvent circuler dans le corps pendant des heures par rapport aux minutes pendant lesquelles une nanoparticule pourrait survivre sans ce revêtement spécial.
Mais dans l'étude de Zhang, des nanoparticules enrobées dans les membranes des globules rouges ont circulé dans le corps de souris de laboratoire pendant près de deux jours. L'étude a été financée grâce à une subvention de l'Institut national de la santé.
Un virage vers la médecine personnalisée
L'utilisation des propres globules rouges du corps marque un changement d'orientation important et une percée majeure dans le domaine de la recherche sur l'administration personnalisée de médicaments. Essayer d'imiter les propriétés les plus importantes d'un globule rouge dans un revêtement synthétique nécessite une compréhension biologique approfondie du fonctionnement de toutes les protéines et lipides à la surface d'une cellule afin que vous sachiez que vous imitez les bonnes propriétés.
Au lieu, L'équipe de Zhang prélève simplement toute la membrane de surface d'un véritable globule rouge.
"Nous avons abordé ce problème d'un point de vue technique et contourné toute cette biologie fondamentale, " a déclaré Zhang. " Si le globule rouge a une telle caractéristique et que nous savons qu'il a quelque chose à voir avec la membrane - bien que nous ne comprenions pas exactement ce qui se passe au niveau des protéines - nous prenons simplement le membrane entière. Vous mettez la cape sur la nanoparticule, et la nanoparticule ressemble à un globule rouge."
L'utilisation de nanoparticules pour administrer des médicaments réduit également les heures nécessaires pour faire couler lentement les solutions de médicaments de chimiothérapie à travers une ligne intraveineuse à quelques minutes seulement pour une seule injection de médicaments à base de nanoparticules. Cela améliore considérablement l'expérience du patient et le respect du plan thérapeutique. La percée pourrait conduire à une administration de médicament plus personnalisée dans laquelle un petit échantillon du propre sang d'un patient pourrait produire suffisamment de membrane essentielle pour dissimuler la nanoparticule, réduire le risque de réponse immunitaire à presque rien.
Zhang a déclaré que l'une des prochaines étapes consiste à développer une approche pour la fabrication à grande échelle de ces nanoparticules biomimétiques à usage clinique, qui se fera grâce à un financement de la National Science Foundation. Les chercheurs ajouteront également une molécule de ciblage à la membrane qui permettra à la particule de rechercher et de se lier aux cellules cancéreuses, et intégrer la technologie de l'équipe pour charger des médicaments dans le noyau de nanoparticules afin que plusieurs médicaments puissent être délivrés en même temps.
Zhang a déclaré qu'il était important de pouvoir administrer plusieurs médicaments dans une seule nanoparticule, car les cellules cancéreuses peuvent développer une résistance aux médicaments administrés individuellement. En les combinant, et donner à la nanoparticule la capacité de cibler les cellules cancéreuses, le cocktail entier peut être largué comme une bombe à l'intérieur de la cellule cancéreuse.
